MODE D'ACTION DES DIASTASES

Mode d action des diastases. — Diffcrenles opinions émises à ce sujel. — La diastase propriété et la diastase substance. — Travaux de Bunzcn. llûl'ner, Naegeli, Witticli et Fick, de Jager, Arthus. — Analogie entre les ferments figurés et les ferments sokibles. — H\pothèse d Armand Gautier sur la nature des enzvmes.

Nous avons vu, plus haut, que les diastases peuvent provoquer, suivant leur nature, un changement moléculaire, une hydralation ou une oxydation. Nous avons vu aussi que les actions diastasiques sont caractérisées par la disproportion qui existe entre les effets produits et le poids de l'élément actif. Cette disproportion entre la cause et l'effet prouve que les substances actives n'entrent pas dans la composition définitive des produits dont elles provoquent la formation.

Les enzymes nous paraissent jouer, dans ces transformations, le rôle d'intermédiaires pourvus de la propriété d'exalter l'énergie intérieure des substances sur lesquelles ils agissent et de les rendre plus aptes à des dédoublements ou à des combinaisons.

Berzelius a comparé les réactions diastasiques aux phénomènes dits cataly tiques, phénomènes qui jadis s'expliquaient uniquement par l'effet du contact ou de la présence d'un corps.

Ce savant avait remarqué une analogie entre l'action prochiite par un enzyme et la décomposition de l'eau oxygénée par la mousse de platine.

MODE D'A Cr ION DES DIASTASES 3<)

La comparaison dr Borzclliis n'est pas heureuse. L'eau oxygénée est une subslance 1res facllemenl décomposable et les corps poreux, comme la jioudrc de charbon et beaucoup dcmélaux pulvérulenls, jnoAOqucnt la décomposition de certains corps par suite de leur extrême porosité. Or, il csl évident que les enzymes n'agissent pas de cette façon, et le rapprochement imaginé par Berzelius est d'autant plus étrange, qu'il y a d'un côté une réaction entre un liquide et un solide, et de l'autre une action qui a lieu exclusivement entre des corps en solution.

Mais, si l'exemple cité par Berzelius est mal choisi, il faut toutefois convenir que les enzymes paraissent, à première vue, agir par simple contact et qu'il existe, en effet, une analogie frappante entre les réactions catalytiques et les actions diastasiques. Dans les deux cas on retrouve, à la fin de la réaction, le corps agissant dans le même état C[u'au début, el on constate que la quantité du corps agissant mise en action n'a pas d'influence sur les résultats obtenus.

On connaît, dans la chimie minérale et clans la chimie ■organique, toute une série de réactions de cette nature : la ■décomposition de l'hypochlorite de calcium par l'oxyde de cobalt, de l'eau oxygénée par le bichromate de jDOtassium, la combinaison du benzène avec le chlorure de méthyle en présence de chlorure d'aluminium, etc. Dans toutes ces réactions, la substance agissante se retrouve à la fin de la réaction. Ce sont des phénomènes de ce genre cju'on considérait autrefois comme des réactions catalytiques, mais dont on connaît à présent le véritable mécanisme.

C'est ainsi que la décomposition de l'hypochlorite de calcium par certains oxydes métalliques, par l'oxyde de cobalt par exemple, paraît être provoqviée par la simple présence de l'oxyde de cobalt, puisque ce corps se retrouxe intact et semble n'avoir subi aucun changement pendant la réaction. Mais, en réalité, son rôle n'est pas complètement indifférent : il se forme pendant la réaction un oxydule de cobalt,

'io. LES ENZYMES

qui est ensuite oxydé, et qui peut agir sur de nouvelles, parties du composé oxy-cliloruré.

i) (C10)2Ca 4- 2Co--iO-^ =CaCP+202+ 4.C0O

liypoctilorite peroxyde de protoxydede

de calcium cobalt cobalt

2) 4CoO + O^ = 2Co203

Lorsque l'on décompose l'eau oxygénée par le bichromate de potassium, on constate dans la réaction un mécanisme analogue. Le bichromate de potassium possède la propriété de décomposer peu à peu une dose illimitée d'eau oxygénée, tout en se retrouvant inaltéré à la fin de la réaction.

Berthelot explique ce phénomène par la formation d'un composé intermédiaire, sans cesse détruit et recomposé, et dont la destruction et la recomposition se poursuivent jusqu'au moment où toute l'eau oxygénée est complètement décomposée.

Berthelot, en ajoutant de l'ammoniaque à un mélange d'eau oxygénée et de bichromate dissous, a obtenu, au moment où l'oxygène se dégageait, un précipité composé d'eau oxygénée, de sesquioxyde de chrome et de chromate d'ammonium .

C'est la combinaison de l'eau oxygénée avec le sesquioxyde de chrome qui, pendant la réaction, est transformée de nouveau en acide chromiquc et en eau. La réaction se passe probablement suivant la formule :

6(11202) 4- 2Cr03 = Cr^O^ 'àM^O^ + SH^O + 30^ (Cr^O^ 3II202) = 2CrO^^ + SII-'O.

En chimie organique on peut obtenir des réactions tout à fait analogues. C'est ainsi que, dans la réaction de Friedel et Kraft, les sels métalliques favorisent, dans la série du benzène, la substitution de groupements monoatomiques à des atomes d'hydrogène.

Le benzène C^H'' et le chlorure de méthyle CH^Cl

MODE D'ACTION DES DIASTASES lu

n'agissent pas l'un sur l'aiilie clans les condilions ordinaires; mais, si l'aclion a lien (mi présence d'nn sel niélalliquc lel que le chlorure d'aluminium, il se forme tlii loluèno C^rP.CIl^ el de l'acide clilorlntlri([ue IICI. Le rôle du sel consiste à Ibrmcr une combinaison ijilermédiaîre qui Facilile la réaction.

Gi'II'- + A1-'C1<' = C'^H^iAl-'Ci:' + lïCl Cl-PAl-^CP + Clf'Cl = G<'ir', CH'î + A1-'C1«

En somme, toutes ces réactions se ressemblent par leur mécanisme, et la formation de l'éther par le contact de l'acide sulfurique avec l'alcool peut servir d'exenij^le caractéristique de ce genre de réaction.

La transformation de l'alcool se produit en deux phases ; dans le premier stade l'alcool se combine avec l'acide sulfurique pour former l'acide sulfovinic|ue, dans le second stade le produit formé agit de nouveau sur l'alcool : il se forme de l'éther et l'acide sulfurique est régénéré.

Il est très probable que les molécules des enzymes forment avec les substances à transformer des combinaisojis passagères, fort peu stables, qui sont facilement décomposées, soit par l'eau, soit par l'oxygène.

On peut présenter cette théorie de la manière suivante : On fait réagir deux corps ayant de faibles afTmiLés, comme, par exemple, l'amidon et l'eau, à l'aide d'une troisième substance, par exemple la diaslase du malt. On provoque ainsi une combinaison moléculaire de l'amidon avec la diastase. Cette combinaison n'a plus les propriétés des corps qui sont entrés dans sa composition ; c'est déjà une substance beaucoup moins stable, qui se décompose en présence de l'eau. A la suite de cette décomposition la diastase réapparaît dans l'état où elle élail auparavant, l'eau reste fixée sur la molécule d'amidon, et cette hydratation transforme l'amidon en sucre.

Cette théorie, due à Bunzen et à Hûfncr, est malheureu-

sèment basée, non snr des faits précis, mais sur des analogies, et cette circonslancc rend cette théorie discutable.

Wûrlz crut apporter une preuve expérimentale à celle hypothèse, en étudiant la papaïne, qui est, comme on le sait, un enzyme agissant sur les matières albuminoïdes. Il constata que la fibrine plongée dans une solution de cette diastase fixe la substance active de telle sorte qu'on peut laA^er la fdarine sans qu'elle s'en puisse débarrasser.

La substance albuminoïcle ainsi imprégnée se transforme, se liquéfie et se peptonise aussitôt qu'on la porte à une tem- 2)érature pro]:)ice à l'action diasiasique.

Comme le même phénomène s'observe avec la pepsine. Wurtz admettait que les substances albuminoïdes donnent avec les diastases une combinaison insoluble, et que cette combinaison est le terme intermédiaire analogue à celui qu'on trouve dans toutes les réactions cataly tiques.

Malheureusement, celle explication est loin d'être juste, car les diaslases se fixent non seulement sur les corps qu'elles sont susceptibles de transformer, mais aussi sur des corps sur lesquels elles n'ont aucune action, comme la soie. D'un autre côté, les matières albuminoïdes forment des combinaisons analogues à celles cju'on vient de citer, non seulement avec les diastases agissant sur elles, mais aussi avec d'autres enzymes incapables de les transformer.

Ainsi, les expériences de Wurlz ne prouvent nullement la la formation de corps intermédiaires. Toutefois sa théorie sur le mode d'action des diastases trouve un appui dans les expériences de Schoenbein, Schaer et Biichner, relatives à l'action de l'acide cyanhydrique sur la substance active.

L'acide cyanhydrique additionné à "une solution aqueuse de diastase empêche celle-ci de décomposer l'eau oxygénée et de transformer les corps sur lesquels la diastase peut produire une action. Toutefois, l'acide cyanhydrique ne détruit pas la diastase ; en effet, lorsque l'on fait passer un courant d'air dans la solution inaclive, l'activité de. l'enzyme réapparaît.

il/ ODE D \i a T 1 0 N D E S D I A S TA S E S !i 3

0]i peut Cil conclure fitio les enzymes fornienl a\cc l'acide - cyanhydrique inie combinaison instable, qui est délniile. [)ar le passage du courant d'air.

Ces vues sont très favorables à la théorie de Ikuisen. Une fois établi que les enzymes peuvent former des combinaisons intermédiaires avec l'acide cyanhydrique on peut aussi admettre qu'ils réagissent sur les substances sur lesquelles ils agissent et forment avec ces subtances des combinaisons de même nature.

Ces substances intermédiaires fournies par l'acide cyanhydrique n'ont malheureusement pas pu être isolées à l'état pur, et l'hypothèse de Wurtz, quoique très admissible, n'est cependant pas Iiasée sur des faits rigoureusement démontrés.

Il est donc tout naturel de chercher à expliquer le mode d'action des enzymes par d'autres hypothèses.

Naegeli explique l'action des enzymes d'une foçon toute différente ; il ne considère pas l'action des diastases comme un phénomène purement chimique, mais comme étant, au moins partiellement, d'ordre physique.

Ce savant admet que les molécules des enzymes sont animées de vibrations particulières capables de déterminer dans la substance fermentescible des vibrations moléculaires pouvant détruire les molécules.

Comme on le voit, cette théorie ressemble beaucoup à l'ancienne théorie des fermentations de Liebig, d'après laquelle les phénomènes de la fermentation en général sont provoqués par des substances en voie de décomposition et cjui communiquent aux corps en présence le même mouvement moléculaire.

Cette hypothèse basée sur des considérations très spéculatives fut reprise ensuite par de Jager. Ce savant poussa encore les conclusions beaucoup plus loin et crut apporter des faits concluants démontrant que les enzymes agissent, non comme des substances, mais bien comme des forces.

hk . LES ENZYMES

Les expériences sur lesquelles se basa de Jaeger sont dues à Witticli et Fick.

Fick mit dans un long tube une dissolution de présure dans la glycérine, puis il le remplit, avec le plus grand soin, de lait. Il laissa quelque temps les deux liquides à la température de l\o°, en ayant soin de ne pas mélanger les deux couches, après quoi il constata, dans toute la longueur du cylindre, une coagulation du lait. Gomme la présure ne diffuse pas, de Jaeger conclut que la coagulation était produite, non par la présure, mais par une propriété inhérente à cette substance.

Wittich mit dans un dialyseur muni à sa base inférieure d'une membrane de parchemin, de la pepsine dissoute dans une certaine quantité d'eau.

Il introduisit ensuite ce dialyseur dans un bassin plus grand contenant de l'eau et des flocons de fibrine. Il n'aperçut aucune dialysation de la pepsine et cependant les flocons de fibrine se liquéfièrent et se peptonisèrent comme s'ils avaient été en contact avec la diastase.

Il est bien évident que, si ces expériences étaient rigoureusement exactes, l'intervention des enzymes comme substances chimiques devrait être définitivement écartée, et cju'on devrait admettre que l'action des enzymes doit être considérée comme une action purement physique.

Mais, d'autres savants qui ont voulu répéter ces expériences n'ont jamais pu arriver aux résultats annoncés.

La manière de voir de Jaeger a été tout récemment reprise par M. Arthus, qui, tout en reconnaissant la nonexactitude des expériences de Fick et Wittich, reste, malgré cela, partisan de la théorie des enzymes-propriétés.

Pas jjIus que ses prédécesseurs dans cette manière de voir, M. Arthus n'a apporté d'expériences décisives en faveur de sa thèse, mais il expose fort bien les côtés faibles de la théorie qui considère les enzymes comme des substances.

Il constate tout d'abord que l'analyse centésimale ne suffit